Heurísticas En La Computación 

     Dos objetivos fundamentales son encontrar algoritmos con buenos tiempos de ejecución y buenas soluciones, usualmente las óptimas. Una heurística es un algoritmo que abandona uno o ambos objetivos; por ejemplo, normalmente encuentran buenas soluciones, aunque no hay pruebas de que la solución no pueda ser arbitrariamente errónea en algunos casos; o se ejecuta razonablemente rápido, aunque no existe tampoco prueba de que siempre será así. Las heurísticas generalmente son usadas cuando no existe una solución óptima bajo las restricciones dadas (tiempo, espacio, entre otros.), o cuando no existe del todo.


     A menudo, pueden encontrarse instancias concretas del problema donde la heurística producirá resultados muy malos o se ejecutará muy lentamente. Aún así, estas instancias concretas pueden ser ignoradas porque no deberían ocurrir nunca en la práctica por ser de origen teórico. Por tanto, el uso de heurísticas es muy común en el mundo real.


      Para problemas de búsqueda del camino más corto el término tiene un significado más específico. En este caso una heurística es una función matemática, h(n) definida en los nodos de un árbol de búsqueda, que sirve como una estimación del coste del camino más económico de un nodo dado hasta el nodo objetivo. Las heurísticas se usan en los algoritmos de búsqueda informada como la búsqueda egoísta. La búsqueda egoísta escogerá el nodo que tiene el valor más bajo en la función heurística. A* expandirá los nodos que tienen el valor más bajo para g(n) + h(n), donde g(n) es el coste (exacto) del camino desde el estado inicial al nodo actual. Cuando h(n) es admisible, esto es si h(n) nunca sobrestima los costes de encontrar el objetivo; A* es probablemente óptimo.


     Un problema clásico que usa heurísticas es el puzzle-n. Contar el número de casillas mal colocadas y encontrar la suma de la distancia Manhattan entre cada bloque y su posición al objetivo son heurísticas usadas a menudo para este problema.


COMO SE APLICA:


     Como disciplina científica, la heurística es aplicable a cualquier ciencia e incluye la elaboración de medios auxiliares, principios, reglas, estrategias y programas que faciliten la búsqueda de vías de solución a problemas; o sea, para resolver tareas de cualquier tipo para las que no se cuente con un procedimiento algorítmico de solución. Los Procedimientos Heurísticos como Método científico pueden dividirse en principios, reglas y estrategias. Principios Heurísticos: constituyen sugerencias para encontrar (directamente) la idea de solución; posibilita determinar, por tanto, a la vez, los medios y la vía de solución. Dentro de estos principios se destacan la analogía y la reducción. Reglas Heurísticas: actúan como impulsos generales dentro del proceso de búsqueda y ayudan a encontrar, especialmente, los medios para resolver los problemas.


EJEMPLO


Los métodos de búsqueda heurística disponen de alguna información sobre la proximidad de cada estado a un estado objetivo, lo que permite explorar en primer lugar los caminos más prometedores.
_ Son características de los métodos heurísticos:
_ No garantizan que se encuentre una solución, aunque existan soluciones.
_ Si encuentran una solución, no se asegura que ésta tenga las mejoresas propiedades (que sean de longitud mínima o de coste óptimo).
_ En algunas ocasiones (que, en general, no se podrán determinar a priori), encontrarán una solución (aceptablemente buena) en un tiempo razonable.


Actividad. Problema de Guarini (1512). En el siguiente tablero 3x3 intercambiar la posición de los caballos blancos y negros en el menor número de movimientos.

Actividad: Se trata de “girar” los caballos alrededor del tablero en la misma dirección. Como en cada fase se mueven los 4 caballos, hacen falta 16 movimientos.
   

FUENTE:
Ingenieriacusa